Ontwikkeling van 2D en 3D Monte Carlo Algoritmes om Ionentransport te Simuleren in Isotrope en Anisotrope Media.

Vergelijkbare documenten
De dynamica van een hertenpopulatie. Verslag 1 Modellen en Simulatie

1. Statistiek gebruiken 1

2. Hoelang moet de tweede faze duren om de hoeveelheid zout in de tank op het einde van de eerste faze, op de helft terug te brengen?

Ontwikkeling van 2D en 3D Monte Carlo Algoritmes om Ionentransport te Simuleren in Isotrope en Anisotrope Media

Tentamen numerieke analyse van continua I

Inleiding Applicatie Software - Statgraphics

Het tentamen heeft 25 onderdelen. Met ieder onderdeel kan maximaal 2 punten verdiend worden.

Bepalen van stroomlijnen met behulp van de stroomfunctie

Inleiding Applicatie Software - Statgraphics. Beschrijvende Statistiek

Tentamen Inleiding Kansrekening 11 augustus 2011, uur

ARRHENIUS IN HET GEZET. Computersimulatie van een verdelingsevenwicht. Fysisch model. Formule van Arrhenius. Kriskras model. Balance model (animatie)

BETROUWBAARHEIDSINTERVALLEN VANUIT VERSCHILLENDE HOEKEN BELICHT. S.A.R. Bus

Phase transitions and interfaces in temperature-sensitive colloidal systems Nguyen, V.D.

Raamwerk voor Optimale Globale Belichting

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C Juni uur

34 e Internationale Natuurkunde Olympiade Taipei, Taiwan Experimentele toets Woensdag 6 augustus 2003 Beschikbare tijd: 5 uur. Lees dit eerst!

Opdracht 2. Deadline maandag 28 september 2015, 24:00 uur.

All you wanna know about LCD s but were afraid to ask

Examen Wiskundige Analyse I 1ste bach ir wet. dinsdag 5 januari Vraag 1.1. Waar of vals (1pt) Het beginvoorwaardenprobleem

P (X n+1 = j X n = i, X n 1,..., X 0 ) = P (X n+1 = j X n = i).

Kansrekening en Statistiek

Krachtenbalans op zandkorrels

IJkingstoets Wiskunde-Informatica-Fysica september 2018: algemene feedback

Doe de noodzakelijke berekeningen met de hand; gebruik Maple ter controle.

PROJECT 4: Kinematics of Stephenson 2 mechanism

Statistiek voor Natuurkunde Opgavenserie 1: Kansrekening

Kansrekening en Statistiek

Hoofdstuk 7 : Continue distributies als stochastische modellen. Marnix Van Daele. Vakgroep Toegepaste Wiskunde en Informatica Universiteit Gent

IJkingstoets burgerlijk ingenieur-architect september 2018: feedback deel wiskunde

IJkingstoets burgerlijk ingenieur-architect september 2018: feedback deel wiskunde

GridPix: Development and Characterisation of a Gaseous Tracking Detector W.J.C. Koppert

Tentamen numerieke analyse van continua I

LIMIETGEDRAG VAN CONTINUE-TIJD MARKOV KETENS

Griepepidemie. Modelleren B. Javiér Sijen. Janine Sinke

Eindtoets: Numerieke Analyse van Continua

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C110 3 juli uur

Economie en Maatschappij(A/B)

Vraagstuk 1 (10 eenheden) In het algemeen zal een ferro-magnetisch lichaam zich opsplitsen in een aantal magnetische domeinen.

Improving parallelism for the. NEMO ocean model. Hind Shouli. NEMO ocean model

Primitieve functie Als f : R --> R continu is op een interval, dan noemt men F : R --> R een primiteive functie of

36, P (5) = 4 36, P (12) = 1

Statistiek voor A.I. College 5. Dinsdag 25 September 2012

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB augustus 2011, uur

Biofysische Scheikunde: Statistische Mechanica

Tentamen Kansrekening en Statistiek (2WS04), dinsdag 17 juni 2008, van uur.

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 5 juni 2008 ( s morgens) Niet-programmeerbare, niet-grafische rekenmachine

Uitwerking Tentamen Inleiding Kansrekening 11 juni 2015, uur Docent: Prof. dr. F. den Hollander

Q l = 23ste Vlaamse Fysica Olympiade. R s. ρ water = 1, kg/m 3 ( ϑ = 4 C ) Eerste ronde - 23ste Vlaamse Fysica Olympiade 1

TENTAMEN. Thermodynamica en Statistische Fysica (TN )

Zeldzame en extreme gebeurtenissen

Oefeningen Numerieke Wiskunde

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

Hoofdstuk 20 Wachtrijentheorie

Tentamen optimaal sturen , uur. 4 vraagstukken

Bayesiaans leren. Les 2: Markov Chain Monte Carlo. Joris Bierkens. augustus Vakantiecursus 1/15

Antwoorden. 1. Rekenen met complexe getallen

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

IJkingstoets september 2015: statistisch rapport

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2018 TOETS 1

Statistiek I Samenvatting. Prof. dr. Carette

REËLE FUNCTIES BESPREKEN

Tentamen Simulaties van biochemische systemen - 8C110 9 April uur

Kansrekening en statistiek wi2105in deel I 29 januari 2010, uur

Zeldzame en extreme gebeurtenissen

Modelleren van baggerpluimen

1 WAAM - Differentiaalvergelijkingen

Schatten en simuleren

Q is het deel van de overgangsmatrix dat correspondeert met overgangen

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Bayesiaans leren. Les 2: Markov Chain Monte Carlo. Joris Bierkens. augustus Vakantiecursus 1/15

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation

Hoofdstuk 5. Toevalsveranderlijken en waarschijnlijkheidsdistributies. Marnix Van Daele. Vakgroep Toegepaste Wiskunde en Informatica Universiteit Gent

Monte-Carlo simulatie voor financiële optieprijzen Studiepunten : 2

Hoofdstuk 6 Discrete distributies

Examenvragen Wiskundige Analyse I, 1ste examenperiode

Elektronica. Gilles Callebaut

Tentamen Inleiding Kansrekening 9 juni 2016, 10:00 13:00 Docent: Prof. dr. F. den Hollander

Best of both worlds! Licht & Akoestiek. Ir. Theodoor Höngens

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Faculteit Wiskunde en Informatica

Resultaten IJkingstoets Bio-ingenieur 1 september Nummer vragenreeks: 1

7,7. Samenvatting door Manon 1834 woorden 3 mei keer beoordeeld. Wiskunde C theorie CE.

Kwantummechanica HOVO cursus. Jo van den Brand Lecture 2: September 29, 2016

Validatie van simulatiemethode in Open FOAM

Data analyse Inleiding statistiek

VOOR HET SECUNDAIR ONDERWIJS

Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2000-II

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 5 juli 2013, uur

Samenvatting nanokristallen gedoteerde spectroscopie

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Stochastische Modellen in Operations Management (153088)

Inleiding Modelmatige beschrijving Kansverdelingen Het overgangsdiagram De stellingen van Little M/M/1 M/M/1/N Afsluiti.

Model: Er is één bediende en de capaciteit van de wachtrij is onbegrensd. 1/19. 1 ) = σ 2 + τ 2 = s 2.

ENKELE VOORBEELDEN UIT TE WERKEN MET ICT

Statistiek voor A.I. College 9. Donderdag 11 Oktober

Hoofdstuk 1 Beweging in beeld. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

Statistiek voor A.I. College 4. Donderdag 20 September 2012


4.1 Eigenschappen van de normale verdeling [1]

Examen HAVO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Transcriptie:

Ontwikkeling van 2D en 3D Monte Carlo Algoritmes om Ionentransport te Simuleren in Isotrope en Anisotrope Media. Stefaan Vermael Promotor: prof. Kristiaan Neyts

inleiding vloeibaar kristal isotroop en anisotroop beeldschermen met vloeibaar kristal ionen invloed op de werking van het beeldscherm modelleren van ionentransport in 1D eindige differenties monte carlo uitbreiden Monte Carlo naar 2D snelheid en diffusie resultaten In-plane-switching 3D Monte Carlo drift en diffusie resultaten verwezenlijkingen dankwoord overzicht

vloeibaar kristallen chemische vorm natuurkundige vorm

aggregatietoestand vloeibaar kristallen kristal vloeibaar T vloeibaar kristal

isotrope en anisotrope fase ordeparameter S S = 1 totale orde S = 0 isotroop afwezigheid van orde nematische fase enkel richtingsorde lange as

enkele eigenschappen invloed wand beïnvloeding oneffen wand invloed E-veld

licht en polarisatie ongepolariseerd licht polarisatiefilter afspraak

opbouw beeldscherm

Vloeibaar kristal - + ionen V ion +V +V beïnvloeden optische eigenschappen

ionenbeweging in anisotroop medium z x y

modelleren ionentransport in 1D +

oplossing: eindige differenties intervallen tijdstappen ionenconcentratie ~ 200 intervallen z

limietgeval 1 constant elektrisch veld n(0,0)= (0)Gaussklok n

limietgeval 2 constant elektrisch veld t exponentiële verdeling

t = 0, homogene distributie algemeen

monte carlo

monte carlo geen differentiaalvergelijkingen benaderen de continue oplossing door de waarschijnlijkheidsverdeling van individuele ionen te voorspellen na een tijdstap t posities ionen zijn continu verdeeld veel deeltjes (meta-ionen) histogram van posities nemen om concentratie te bepalen in elk interval (noodzakelijk voor de terugkoppeling van de ladingsdistributie op het elektrische veld) stabiliteit transportalgoritme onafhankelijk van de tijdstap

waarschijnlijkheidsverdelingen drift en diffusie in de vrije ruimte z 1 = z 0 + v.t + z n (random, diffusie) (limietgeval 1) exponentiële distributie nabij een wand z 1 = z e (random, t = ) (limietgeval 2) diffusie vanaf een wand z 1 = z n (random, diffusie)

estimatorfunctie voor distributie f x 1 x F - 1 (x) 0 P(x) y Random-getallen-generator met Waarschijnlijkheidsdistributie f Cumulatieve waarsch.distr. F f (y) y random

selectiealgoritme keuze algoritme?? drift en diffusie exponentiële verdeling diffusie vanaf een wand afhankelijk van beginpositie snelheid tijdsstap

test

vergelijking ED - MC Initieel homogene verdeling Goede overeenkomst Eindige Differenties en Monte Carlo Nadeel : Ruis Voordeel : tijdswinst

uitbreiding naar 2D

uitbreiding naar 2D 3 waarschijnlijkheidverdelingen z-richting periodieke randvoorwaarden y-richting samenwerking University College London

2D snelheid

3D diffusie

test

IPS lage ionconcentratie E-veld en LC-oriëntatie 0 ms 30 ms ladingsdichtheid na 100 ms

resultaten IPS hoge ionconcentratie 0 ms 20 ms 50 ms 70 ms 150 ms E-veld en LC-oriëntatie

identificatie snelste ionen E-veld en LC-oriëntatie 20 ms donkere toestand 150 ms O V 1O V In simulatie: mobiliteit positieve ionen > mobiliteit negatieve ionen Asymmetrische veldverdeling!!! heldere streep Negatieve ionen Zijn de snelste O V 1O V

3D Monte Carlo

3D Monte Carlo complexe geometrische objecten spacers, transistoren, etsprofielen, 3D ruimte opgevuld met een Mesh 2 algoritmes (drift en diffusie)

Waarom nieuw algoritme? x = v. t t r 0 r 0 complexe geometrische objecten = Veel grensvlakken

c t 3 a 1 a 3 vt a c t 2 2 vt* drift assenstelsel van element ontbinding verplaatsingsvector tijd t* afleiden t > t* t < t*

drift: grenzen n v proj v proj vlakken v v ribben

diffusie overgangswaarschijnlijkheid λ ij van punt i naar nabuur j De totale overgangswaarschijnlijkheid. Om een overgang te maken is de som van alle individuele.

Poisson diffusie P1 Pi 1 0 Statistisch proces waarvan het aantal gebeurtenissen per tijdseenheid gekend is i t t [s] P1(t) = 1- exp(- λ i t) On t we have Pi( t) Kies random prob Pr ]0,1] Pr > Pi : do nothing. Pr Pi : transition. Random overgang naar een buur bereken t r via P1(t r ) = Pr t rest = t - t rest

testmesh

drift horizontaal vertikaal Numerieke diffusie!!

diffusie 0.2 s 0.4 s isotroop medium 6 ts 600 ts anisotroop medium

vergelijking 1D ED - 3D MC 2 ionsoorten n = 10 18 m -3 pos. 5x10-10 m 2 /Vs neg. 1x10-10 m 2 /Vs zeer fijne mesh 2x2x5 µm 3 2394 punten 10919 volume elementen gemid. afstand = 0.15 µm t = 5 ms pos : ~ 1 µm neg : ~ 0.2 µm t = 250 ms t = 30 ms 0 V 2 V

3D simulatie Double Domain-IPS 24x20x4 µm 3 5062 punten 23517 volume elementen gemid afst. 1 µm 5 V

2 ionsoorten n = 10 18 m -3 pos. 1x10-10 m 2 /Vs neg. 1x10-10 m 2 /Vs DD-IPS (lage ionconcentratie)

2 ionsoorten n = 10 21 m -3 pos. 1x10-10 m 2 /Vs neg. 1x10-10 m 2 /Vs DD-IPS (hoge ionconcentratie)

Verwezenlijkingen

verwezenlijkingen Monte Carlo in de continue ruimte 1D 2D ionentransport onafhankelijk van de tijdsstap, bij lage concentratie snelheidswinst statistische ruis eenvoudige uitbreiding naar 2D nieuwe informatie over ioneneigenschappen uniek beperkt tot rechthoekig vloeibaar-kristal medium

Monte Carlo op een mesh 3D MonLCD studie complexe geometriën uniek diffusiealgoritme numeriek ruis bij driftalgoritme extra toepassing 2D MC algoritme toepasbaar voor elektronische inkt verwezenlijkingen

MonLCD